扫描电子显微镜使用聚焦电子束逐点扫描和成像样品表面。样品是大块或粉末颗粒，成像信号可以是二次电子、背散射电子或吸收电子。其中，二次电子是最重要的成像信号。电子枪发射的能量为5-35keV的电子，以十字光斑为电子源，通过二次聚光镜的还原，形成一定能量、一定束流强度、束斑直径的细电子束镜头和物镜。在扫描线圈的驱动下，按一定的时空顺序对样品表面进行扫描。聚焦电子束与样品相互作用产生二次电子发射（和其他物理信号），二次电子发射量随样品表面形貌变化。二次电子信号被检测器收集并转换成电信号。经视频放大后，输入到显像管的栅极，调制与入射电子束同步扫描的显像管亮度，得到反映样品表面形貌的二次电子图像。

1. 可观察直径0～30mm的大样品（半导体行业可观察更大直径，制样方法简单。

2。景深大，是光学显微镜的三百倍，适用于粗糙表面和裂纹的分析观察；图像充满立体感，逼真，易于识别和解释。

3. 放大倍率范围大，一般为15～20万倍。对于多相、多成分的异质材料，便于低倍普查和高倍观察分析。

4. 它具有相当高的分辨率，一般为3.5至6nm。

5. 通过电子手段可以有效地控制和提高图像的质量，如可以通过调制提高图像对比度的容差，使图像各部分明暗适中。使用双倍放大装置或图像选择器，可以同时在荧光屏上观察到不同放大倍数或不同形式的图像。

6. 它可以分析各种功能。可与X射线光谱仪连接，在观察形貌的同时进行微区成分分析；配上光学显微镜、单色仪等附件，可观察阴极荧光图像，进行阴极荧光光谱分析。

7. 加热、冷却和拉伸样品台可用于动态测试，观察不同环境条件下的相变和形貌变化。

扫描电镜主要结构

1．电子光学系统：电子枪；聚光器（第一、第二聚光器和物镜）；物镜隔膜。

2. 扫描系统：扫描信号发生器；扫描放大器控制器；扫描偏转线圈。

3. 信号检测及放大系统：检测二次电子、背散射电子等电子信号。

4. 图像显示和记录系统：早期的扫描电镜采用显像管、照相机等，数字扫描电镜采用计算机系统进行图像显示和记录管理。

5. 真空系统：真空度高于10 -4 Torr。常用：机械真空泵、扩散泵、涡轮分子泵

6. 供电系统：高压发生器、高压油箱。

扫描电镜主要指标

1．放大倍数 M=L/l

2. 分辨率（能力）

影响分辨率能力的主要因素：入射电子束斑的大小、成像信号（二次电子、背散射电子等）。

3. 扫描电子显微镜的景深

扫描电子显微镜的景深是指电子束在样品上扫描时能够获得清晰图像的深度范围。当细电子束照射表面粗糙的样品时，由于电子束具有一定的发散度，除焦平面外，电子束会展宽，景深与放大倍率和孔径光阑有关 .

样品制备

1. 对样品的要求：样品可以是块状或粉状颗粒，能在真空中保持稳定。含有水分的样品应先干燥去除水分，或采用临界点干燥设备处理。表面被污染的样品应在不破坏样品表面结构的情况下进行适当清洗，然后干燥。新断断口或断面一般不需处理，以免破坏断口或表面的结构状态。一些样品的表面和断口需要适当腐蚀以暴露某些结构细节，因此在腐蚀后应清洁表面或断口，然后干燥。磁性样品应提前消磁，以防止电子束在观察时受到磁场的影响。样品的大小应与仪器专用样品架的大小相适应，不宜过大。样品的大小，样品的高度也有限制，一般在5~10mm左右。

2. SEM 块样品制备相对简单。对于块状导电材料，除尺寸应适合仪器样品架尺寸外，基本无需任何准备。样品用导电胶粘在样品架上，即可在扫描电镜下观察。对于大块的不导电或导电性差的材料，应先进行涂层处理，使材料表面形成一层导电膜。以免电荷堆积而影响图像质量。并防止对样品造成热损伤。

3. 粉末样品的制备：先在样品架上粘上导电胶或双面胶纸，然后将粉末样品均匀撒在上面，用清耳球吹掉粉末，再涂上一层导电胶胶片，可以在电子显微镜下观察。

4. 镀膜：镀膜有两种方法，一种是真空镀膜，一种是离子溅射镀膜。离子溅射镀膜的原理是：在低压系统中，气体分子在一定距离的阳极和阴极之间的强电场作用下，电离成正离子和电子，正离子飞向阴极，电子飞向阳极。在辉光放电过程中，具有一定动量的正离子撞击阴极，使阴极表面的原子被逐出，称为溅射。若阴极表面为镀膜材料（靶），将待镀样品置于样品台上作为阳极，正离子轰击溅射出的靶原子沉积在样品上形成一定厚度的涂层。离子溅射中常用的气体是氩气，一种惰性气体。要求不高时也可采用空气，压力约为5×10 -2 Torr。与真空镀膜相比，离子溅射镀膜的主要优点是：（1）设备结构简单，使用方便。溅射一次只需几分钟，而真空镀膜则需要半个多小时。 (2)贵金属用量少，每次只需几毫克左右。 (3)同一种镀膜材料，离子溅射镀膜质量好，能形成颗粒更细、更致密、更均匀、附着力更强的膜层。